Opredelitev medfazne napetosti, enačba, enote in merjenje

The medfazna napetost (γ) je neto sila na enoto dolžine, ki se izvaja na kontaktni površini med eno fazo (trdno ali tekočino) in drugo (trdna, tekočina ali soda). Neto sila je navpična na kontaktno površino in je usmerjena v faze.

Ko je ena od faz plin, se običajno imenuje površinska napetost. Faze v stiku so neizmerne, to je, da se ne morejo raztopiti med seboj, da bi tvorili rešitev. Kontaktno območje med fazami je geometrijska ločitvena površina Vmesnik. Medfazna napetost je posledica medmolekulskih sil, prisotnih na vmesniku.

Sile med molekulami tekočine v stiku z zrakom [avtor Booyabazooka (https: // commons.Wikimedia.Org/wiki/datoteka: wassermolek%c3%bcleint%c3%b6pfchen.SVG)]

Medfazna napetost ima pomembno vlogo pri številnih medfaznih pojavih in procesih, kot so emulzije in proizvodnja nafte.

[TOC]

Opredelitev

Lastnosti vmesnika niso enake lastnosti znotraj faz v stiku, ker se kažejo različne molekularne interakcije, ker v tej regiji obstajajo molekule, ki spadajo tako v eno fazo kot drugo.

Molekule znotraj faze sodelujejo s sosednjimi molekulami, ki imajo podobne lastnosti. Posledično je notranja neto sila nična, ker so privlačne in odbojne interakcije enake v vseh možnih smereh.

Molekule, ki so na površini med obema fazama, so obkrožene z molekulami iste faze, pa tudi sosednje molekule druge faze.

V tem primeru neto sila ni nična in je usmerjena v fazo, v kateri je večja interakcija. Rezultat tega je, da je energijsko stanje molekul na površini večje od stanja energije v fazi.

Vam lahko služi: parabolični posnetek: značilnosti, formule in enačbe, primeri

Neto sila, ki deluje proti notranjosti na enoto dolžine vzdolž vmesnika, je medfazna napetost. Zaradi te sile molekule spontano nagibajo k zmanjšanju energije z zmanjšanjem površine za vsako enoto volumna.

Opredelitev na podlagi dela in energije

Za privabljanje molekule od znotraj na površini je treba, da sile, ki delujejo na molekulo, premagajo neto silo. Z drugimi besedami, potrebno je delo za povečanje medfazne površine.

Trdnost, potrebna za povečanje medfazne regije. (https: // commons.Wikimedia.org/wiki/datoteka: površinsko_ra.Png)

Večja kot je večja intermolekularna sila, ki jo je treba opraviti in večji je vnos energije. Zaradi tega je medfazna napetost opredeljena tudi v skladu z delom ali na podlagi energije, kot je navedeno spodaj:

Medfazna napetost je delo, potrebno za ustvarjanje območne enote na vmesniku. Prav tako je medfazna napetost opredeljena kot prosta energija, potrebna na enoto ustvarjenega območja.

Enačbe in medfazne napetostne enote

Enačba medfazne napetosti, odvisno od medmolekularne neto sile, je:

γ = F/2l          [1]

F = Neto sila

l = dolžina vmesnika

Številka 2, ki se pojavlja v enačbi [1], pomeni, da obstajata dve površini, po eno za vsak obraz vmesnika.

Medfazna napetost, odvisno od dela, potrebnega za ustvarjanje površinske površine, je izražena z naslednjo enačbo:

γ = W/ΔA          [2]

W = Delo

ΔA = Povečanje površine

Ustvarjanje medfaznega območja spremlja povečanje energije brez treninga.

γ = ΔE/ΔA          [3]

ΔE = Energija tvorbe vmesnika

Lahko vam služi: ogrevalna krivulja: kaj je, kako je, primeri

Medfazne napetostne enote v mednarodnem sistemu so N/M ali Joules/M². Običajno se uporablja tudi Dynas/CM ali Mn/M.

Temperaturna odvisnost

Eden glavnih dejavnikov, ki vplivajo na medfazno napetost, je temperatura. Ko temperatura povečuje interakcijske sile, se zaradi tega zaradi tega zmanjšujejo, se neto sila, ki krči površino.

Površinska napetost, odvisno od temperature vode, [(https: // commons.Wikimedia.org/wiki/datoteka: TEMPERAL_DEpendence_surface_tenion_of_water.SVG)]

Če se temperatura še povečuje, bo prišel čas, ko bo medfazna napetost preklicana in med fazami ne bo ločene površine. Temperatura, pri kateri se medfazna napetost prekliče, se imenuje kritična temperatura (t_c).

Razlog, zakaj se medfazna napetost zmanjšuje, je, da ko temperatura poveča kinetično energijo zaradi povečanja toplotnega gibanja molekul.

Merjenje medfazne napetosti

Obstajajo različne metode eksperimentalnega merjenja medfazne napetosti, med katerimi je mogoče izbrati najprimernejše glede na značilne lastnosti faz v stikih in eksperimentalnih pogojih.

Med temi metodami so metoda Wilhelmy Plate, metoda Du Nouy Ring, metoda čakanja in metoda vrtenja.

Metoda plošča Wilhelmy

Sestavljen je iz merjenja sile navzdol, ki izvaja površino tekoče faze na aluminijski ali stekleni plošči. Neto sila, ki ima na plošči, je enaka teži plus napetostno silo. Teža plošče dobimo s sredstvi.

Du nouy obroč

Pri tej metodi se sila meri tako, da loči površino kovinskega obroča od površine tekočine, ki zagotavlja, da je obroč pred merjenjem popolnoma potopljen v tekočino. Sila ločevanja je enaka medfazni napetosti in se meri z visoko natančnostjo ravnovesja.

Vam lahko služi: Planck Constant: Formule, vrednosti in vaje

Način čakanja

Ta metoda temelji na merjenju deformacije kapljice, ki visi iz kapilare. Kapljica se med visenjem hrani v ravnotežju, ker je napetostna sila enaka teži kapljice.

Podaljšanje kapljice je sorazmerno s težo kapljice. Metoda temelji na določitvi dolžine dolžine padca zaradi svoje teže.

Metoda padca naklona [avtor Urocyon (https: // commons.Wikimedia.org/wiki/datoteka: pendant_drop_test.SVG)]

Način vrtenja

Način vrtljivega padca je zelo uporabna za merjenje zelo nizkih medfaznih napetosti, ki veljajo za proces proizvodnje emulzij in mikroemulzij.

Sestavljen je iz dajanja kapljice manj goste tekočine v kapilarno cev, polno druge tekočine. Padec je podvržen centrifugalni sili zaradi vrtenja z veliko hitrostjo, ki podaljša padec na osi y in nasprotuje napetostni sili.

Medfazna napetost dobimo iz dimenzij geometrijske oblike protina, ki se deformira, in hitrosti vrtenja.

Reference

1. Tadros, t f. Nanesite površinsko aktivne snovi. Berkshire, Velika Britanija: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co, 2005.
2. Van Oss, C J. Medfazne sile v vodnih medijih. Florida, ZDA: Taylor & Francis Group, 2006.
3. Slika, L in Teixeira, a a. Fizika hrane: fizikalne lastnosti - merjenje in aplikacije. Nemčija: Springer, 2007.
4. Anton de Salager, r e. Medfazna napetost. Mérida: FIRP - Universidad de Los Andes, 2005.
5. Speight, J G. Priročnik analize naftnih izdelkov. New Jersey, ZDA: Jhon Wiley & Sons, 2015.
6. Adamson, W in Gast, P. Fizikalna kemija površin . ZDA: John Wiley & Sons, Inc. , 1997.
7. Blunt, M J. Večfazni tok v prepustnem povprečju: perspektiva pore. Cambridge, Velika Britanija: Cambridge University Press, 2017.